(57)【要約】【課題】バンドパスフィルタの中心周波数を簡易かつ任意に変更するフィルタ回路、その制御方法及びその制御プログラムを提供すること【解決手段】本発明にかかるフィルタ回路１は、変更可能な中心周波数を有し、入力信号をフィルタリングして第１の出力信号を出力するバンドパスフィルタ２と、周波数ｆ１の第１の信号及び周波数ｆ２の第２の信号を含む調整信号を生成する調整信号生成器３と、変更可能な中心周波数を有し、前記調整信号をフィルタリングして第２の出力信号を出力するバンドパスフィルタ４と、前記第２の出力信号の強度を検出し、その検出結果に応じて、バンドパスフィルタ２及びバンドパスフィルタ４の中心周波数を制御する制御信号を生成する制御信号生成回路５と、を備える。【選択図】図１
2013102275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変更可能な中心周波数を有し、入力信号をフィルタリングして第１の出力信号を出力する第１のバンドパスフィルタと、
周波数ｆ１の第１の信号及び周波数ｆ２の第２の信号を含む調整信号を生成する調整信号生成器と、
変更可能な中心周波数を有し、前記調整信号をフィルタリングして第２の出力信号を出力する第２のバンドパスフィルタと、
前記第２の出力信号の強度を検出し、その検出結果に応じて、前記第１のバンドパスフィルタ及び前記第２のバンドパスフィルタの中心周波数を制御する制御信号を生成する制御信号生成回路と、
を備えるフィルタ回路。
【請求項２】
前記フィルタ回路は、パルス信号を出力するパルス信号源をさらに備え、
前記調整信号生成器は、前記パルス信号に基づいて、前記第１の信号及び前記第２の信号を交互に切り替えて前記調整信号として出力する、
請求項１に記載のフィルタ回路。
【請求項３】
前記フィルタ回路は、周波数（ｆ１＋ｆ２）／２のローカル信号を出力する局部発振器をさらに備え、
前記調整信号生成器は、前記パルス信号に基づいて、周波数｜ｆ２−ｆ１｜／２の正弦波信号及び余弦波信号を交互に切り替えて中間信号を生成する中間信号生成部と、
前記中間信号を前記ローカル信号により変調して、前記調整信号を出力する第１の変調器と、を備える、
請求項２に記載のフィルタ回路。
【請求項４】
前記フィルタ回路は、ベースバンド信号を前記ローカル信号により変調して、前記入力信号を出力する第２の変調器をさらに備える、
請求項３に記載のフィルタ回路。
【請求項５】
前記制御信号生成回路は、前記第２のバンドパスフィルタによりフィルタリングされた前記調整信号を、前記パルス信号に基づいて前記第１の信号及び前記第２の信号に分割し、前記第１の信号の強度及び前記第２の信号の強度の大小を比較することにより前記制御信号を出力する、
請求項２乃至４のいずれか一項に記載のフィルタ回路。
【請求項６】
前記制御信号生成回路は、前記パルス信号に基づいて分割した前記第１の信号の強度の平均値及び前記第２の信号の強度の平均値を求める平均値算出部と、
前記第１の信号の強度の平均値及び前記第２の信号の強度の平均値の大小を比較することにより前記制御信号を出力する制御回路と、
を備える、請求項５に記載のフィルタ回路。
【請求項７】
前記平均値計算部はローパスフィルタであり、前記パルス信号の周波数は前記ローパスフィルタのカットオフ周波数よりも高い、
請求項６に記載のフィルタ回路。
【請求項８】
前記第２のバンドパスフィルタの通過帯域幅は、｜ｆ２−ｆ１｜未満である、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のフィルタ回路。
【請求項９】
変更可能な中心周波数を有する第１のバンドパスフィルタにより、入力信号をフィルタリングして第１の出力信号を出力するステップと、
周波数ｆ１の第１の信号及び周波数ｆ２の第２の信号を含む調整信号を生成するステップと、
変更可能な中心周波数を有する第２のバンドパスフィルタにより、入力信号をフィルタリングして第２の出力信号を出力するステップと、
前記第２の出力信号の強度を検出し、その検出結果に応じて、前記第１のバンドパスフィルタ及び前記第２のバンドパスフィルタの中心周波数を制御する制御信号を生成するステップと、
を備えるフィルタ回路の制御方法。
【請求項１０】
変更可能な中心周波数を有する第１のバンドパスフィルタにより、入力信号をフィルタリングして第１の出力信号を出力するステップと、
周波数ｆ１の第１の信号及び周波数ｆ２の第２の信号を含む調整信号を生成するステップと、
変更可能な中心周波数を有する第２のバンドパスフィルタにより、入力信号をフィルタリングして第２の出力信号を出力するステップと、
前記第２の出力信号の強度を検出し、その検出結果に応じて、前記第１のバンドパスフィルタ及び前記第２のバンドパスフィルタの中心周波数を制御する制御信号を生成するステップと、
をフィルタ回路に実行させるフィルタ回路の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタ回路、その制御方法及びその制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
周波数の通過帯域が制御可能な周波数可変フィルタは、産業上重要な技術であり、多くの用途に用いられている。例えば、コグニティブ無線のように、周波数を含めた無線の送受信のパラメータを適応的に変化させて帯域の利用効率を上げようとする試みが、現在注目されている。そのために、無線送受信機においては、周波数を変化させる制御が可能なフィルタを簡易に実現することが必要となっている。
【０００３】
図７は、一般的なフィルタ回路の構成を示したものである。フィルタ回路２００は、周波数可変フィルタ２０１、制御回路２０２及び設定部２０３を備える。周波数可変フィルタ２０１は、中心周波数が可変なバンドパスフィルタである。制御回路２０２は、周波数可変フィルタ２０１に対し、中心周波数を変化させる制御信号を出力する。設定部２０３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリにより構成される。設定部２０３は、中心周波数の初期設定値及び温度補正値を読み出して、中心周波数の設定値を計算し、制御回路２０２にその設定値を出力する。これにより、設定部２０３は、周波数可変フィルタ２０１がその周波数に中心周波数を設定するように制御回路２０２を設定する。制御回路２０２は、周波数可変フィルタ２０１に対し、中心周波数を設定する制御信号を出力する。これにより、周波数可変フィルタ２０１は、中心周波数を変更する。なお、周波数可変フィルタ２０１の制御信号における制御電圧は、あらかじめ検査等によって決めておく必要がある。
【０００４】
図７に示したフィルタ回路２００においては、周波数可変フィルタ２０１の制御電圧にばらつきがあることが考えられるため、一台ごとに検査を行ったり、ばらつきを見込んでマージンをとった設計をしたりする必要がある。さらに、中心周波数の設定においては、温度特性、経時変化等のパラメータも考慮する必要がある。
【０００５】
中心周波数が可変なバンドパスフィルタの具体例は、例えば以下の通りである。引用文献１には、バンドパスフィルタを通過した信号波形と、通過しない信号波形との位相差を位相検出器が検出することにより、バンドパスフィルタの中心周波数のずれを判定して、その中心周波数を制御するフィルタ制御装置の技術が記載されている。
【０００６】
引用文献２には、ＲＦフィルタ回路と、当該回路の信号が入力されるＩＦフィルタ回路と、の２つのバンドパスフィルタを備えた放送信号受信装置が記載されている。この放送信号受信装置の制御装置は、ＩＦフィルタ回路の出力信号の検波出力レベルが所定レベル以上となる範囲内で、ＲＦフィルタ回路の出力信号の検波出力レベルが所定値以下となるように、ＲＦフィルタ回路の通過周波数を設定する。これにより、放送信号受信装置は、受信チャンネルの信号（希望信号）を抽出しつつ、隣接チャンネルの信号（妨害信号）を十分に減衰させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−００５４８５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５８７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
引用文献１にかかるフィルタ制御装置は、バンドパスフィルタの通過によって生じる位相差を用いて、バンドパスフィルタの中心周波数を制御する。しかしながら、一般に高周波の信号をフィルタリングする場合には、配線の引き回しによって位相遅延が生ずるため、位相器を設ける必要がある。そして、バンドパスフィルタを通過する信号の位相と、通過しない信号の位相とは、一般にばらつきがあると考えられるため、位相検出に際してキャリブレーションが必要になると考えられる。つまり、バンドパスフィルタの通信周波数を所望の値に制御するために、キャリブレーションの処理が必要になる。
【０００９】
引用文献２にかかる放送信号受信装置は、希望信号と妨害信号の周波数に応じて、妨害信号をバンドパスフィルタで減衰させるように調整している。そのため、この放送信号受信装置は、バンドパスフィルタの中心周波数を任意に変化するものではない。
【００１０】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、バンドパスフィルタの中心周波数を簡易かつ任意に変更するフィルタ回路、その制御方法及びその制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明にかかるフィルタ回路は、変更可能な中心周波数を有し、入力信号をフィルタリングして第１の出力信号を出力する第１のバンドパスフィルタと、周波数ｆ１の第１の信号及び周波数ｆ２の第２の信号を含む調整信号を生成する調整信号生成器と、変更可能な中心周波数を有し、前記調整信号をフィルタリングして第２の出力信号を出力する第２のバンドパスフィルタと、前記第２の出力信号の強度を検出し、その検出結果に応じて、前記第１のバンドパスフィルタ及び前記第２のバンドパスフィルタの中心周波数を制御する制御信号を生成する制御信号生成回路と、を備える。
【００１２】
本発明にかかるフィルタ回路の制御方法は、変更可能な中心周波数を有する第１のバンドパスフィルタにより、入力信号をフィルタリングして第１の出力信号を出力するステップと、周波数ｆ１の第１の信号及び周波数ｆ２の第２の信号を含む調整信号を生成するステップと、変更可能な中心周波数を有する第２のバンドパスフィルタにより、入力信号をフィルタリングして第２の出力信号を出力するステップと、前記第２の出力信号の強度を検出し、その検出結果に応じて、前記第１のバンドパスフィルタ及び前記第２のバンドパスフィルタの中心周波数を制御する制御信号を生成するステップと、を備える。
【００１３】
本発明にかかるフィルタ回路の制御プログラムは、変更可能な中心周波数を有する第１のバンドパスフィルタにより、入力信号をフィルタリングして第１の出力信号を出力するステップと、周波数ｆ１の第１の信号及び周波数ｆ２の第２の信号を含む調整信号を生成するステップと、変更可能な中心周波数を有する第２のバンドパスフィルタにより、入力信号をフィルタリングして第２の出力信号を出力するステップと、前記第２の出力信号の強度を検出し、その検出結果に応じて、前記第１のバンドパスフィルタ及び前記第２のバンドパスフィルタの中心周波数を制御する制御信号を生成するステップと、をフィルタ回路に実行させる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、バンドパスフィルタの中心周波数を簡易かつ任意に変更するフィルタ回路、その制御方法及びその制御プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１にかかるフィルタ回路のブロック図である。
【図２】実施の形態２にかかるフィルタ回路のブロック図である。
【図３】実施の形態２にかかるＲＦ信号のスペクトルを示すグラフである。
【図４】実施の形態２にかかる調整信号のスペクトルを示すグラフである。
【図５】実施の形態２にかかる検出信号Ｖｄｅｔの検波出力レベルを示すグラフである。
【図６】実施の形態２にかかる検出信号Ｖｄｅｔ１及びＶｄｅｔ２の検波出力レベルを示すグラフである。
【図７】関連技術にかかるフィルタ回路のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態１にかかるフィルタ回路のブロック図である。実施の形態１にかかるフィルタ回路１は、バンドパスフィルタ２、調整信号生成器３、バンドパスフィルタ４及び制御信号生成回路５を備える。
【００１７】
フィルタ回路１において、調整信号生成器３は、周波数ｆ１の第１の信号及び周波数ｆ２の第２の信号を含む調整信号を生成し、バンドパスフィルタ４は、その調整信号をフィルタリングして第２の出力信号を出力する。制御信号生成回路５は、第２の出力信号の強度（出力電圧）の検出結果に応じて、バンドパスフィルタ２、４の中心周波数を制御する。これにより、制御信号生成回路５は、バンドパスフィルタ２の中心周波数を、任意の周波数に変更することができる。
【００１８】
以下、フィルタ回路１の各部について説明する。バンドパスフィルタ２は、入力信号をフィルタリングして、第１の出力信号を出力する。バンドパスフィルタ２は、特定の周波数ｆ０を中心とした通過帯域を有しており、この特定の周波数ｆ０のことを、以降では中心周波数と記載する。バンドパスフィルタ２は、中心周波数ｆ０が変更可能なフィルタ回路である。
【００１９】
調整信号生成器３は、バンドパスフィルタ２、４に対し、調整信号を出力する。この調整信号は、バンドパスフィルタ２、４の中心周波数ｆ０の値を調整するための信号であり、周波数ｆ１の第１の信号及び周波数ｆ２の第２の信号を含む。なお、調整信号生成器３は、調整信号として第１の信号及び第２の信号を同時に出力してもよいし、調整信号として第１の信号及び第２の信号を切り替えて出力してもよい。
【００２０】
バンドパスフィルタ４は、調整信号生成器３から出力された調整信号をフィルタリングして第２の出力信号を出力する。バンドパスフィルタ４は、中心周波数ｆ０が変更可能であり、バンドパスフィルタ２と同じ通過特性を有する。すなわち、バンドパスフィルタ２とバンドパスフィルタ４に対して同じ周波数かつ同じ強度の信号が入力された場合に、バンドパスフィルタ２、４は、当該信号を実質的に同じ強度で出力する。なお、「実質的に同じ」というのは、誤差又は許容範囲内の数値においてのみ、信号の強度が変化しうることを意味する。
【００２１】
制御信号生成回路５は、バンドパスフィルタ４から出力された第２の出力信号の強度を検出する。つまり、制御信号生成回路５は、バンドパスフィルタ４によりフィルタリングされた第１の信号及び第２の信号の強度を検出する。制御信号生成回路５は、検出した第１の信号及び第２の信号の強度に応じて、バンドパスフィルタ２、４の中心周波数ｆ０を制御する制御信号を生成する。バンドパスフィルタ２、４は、その制御信号に応じて、中心周波数ｆ０を変更する。
【００２２】
制御信号生成回路５は、例えば、電圧を検出する検波回路、電圧を比較する比較回路等を備える。
【００２３】
以下、フィルタ回路１の処理について、具体例を挙げて説明する。
【００２４】
調整信号生成器３は、強度が同じ周波数ｆ１の第１の信号及び周波数ｆ２の第２の信号が含まれる調整信号を出力する（なお、ここではｆ１＜ｆ２である。）。バンドパスフィルタ２の所望の中心周波数ｆ３は、バンドパスフィルタ２の中心周波数ｆ０がｆ０＝ｆ３である場合には、バンドパスフィルタ２によってフィルタリングされた第１の信号と第２の信号の強度とが実質的に同じになるような周波数である。なお、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３は、ｆ１＜ｆ３＜ｆ２の大小関係を有する。
【００２５】
制御信号生成回路５は、バンドパスフィルタ４によりフィルタリングされた第１の信号及び第２の信号の強度を検出して比較する。そして、バンドパスフィルタ２、４の中心周波数ｆ０を、所望の中心周波数ｆ３になるような制御信号を生成する。例えば、バンドパスフィルタ２の中心周波数ｆ０がｆ０＝ｆ２であり、フィルタリングされた第１の信号と第２の信号の強度の比が１：１０である場合には、制御信号生成回路５は、中心周波数ｆ０を下げるような制御信号をバンドパスフィルタ２、４に対して出力する。フィルタリングされた第１の信号と第２の信号の強度とが実質的に同じになった場合には、制御信号生成回路５は、中心周波数ｆ０を変化させる制御信号の生成を停止する。これにより、制御信号生成回路５は、バンドパスフィルタ２、４の中心周波数ｆ０を、所望の中心周波数ｆ３に設定する。
【００２６】
この状態から、調整信号生成器３の出力する第１の信号の周波数ｆ１と第２の信号の周波数ｆ２の値を変化させると、フィルタリングされた第１の信号の強度と第２の信号の強度は変化する。この強度の変化に応じて、制御信号生成回路５は、フィルタリングされた第１の信号と第２の信号の強度とが実質的に同じになるまで、バンドパスフィルタ２、４の中心周波数ｆ０を変更させる制御信号を生成する。バンドパスフィルタ２、４は、その制御信号に応じて、中心周波数ｆ０を変更する。
【００２７】
以上の処理により、第１の信号の周波数ｆ１と第２の信号の周波数ｆ２を変更することによって、フィルタ回路１は自動的にバンドパスフィルタ２の中心周波数ｆ０を所望の周波数ｆ３に設定することができる。
【００２８】
前述の通り、引用文献１にかかるフィルタ制御装置は、位相を検出することにより中心周波数を変化させているため、検出に際してキャリブレーションが必要となり、フィルタ制御装置の処理が増大すると考えられる。引用文献２にかかる制御装置は、中心周波数を任意に変更できない。
【００２９】
本実施形態の制御信号生成回路５は、バンドパスフィルタ４から出力された第２の出力信号の強度を検出している。これにより、検出におけるキャリブレーションが不必要であるため、バンドパスフィルタ２の中心周波数を簡易に変更することができる。さらに、調整信号生成器の出力する第１の信号の周波数ｆ１及び第２の信号の周波数ｆ２を変更することにより、バンドパスフィルタ２の中心周波数を任意に変更することができる。
【００３０】
このフィルタ回路１は、無線の送信機、受信機等に利用が可能である。
【００３１】
なお、上述の具体例では、調整信号中の第１の信号及び第２の信号は強度が同じとしたが、異なる強度の信号であってもよい。
【００３２】
上述の具体例では、バンドパスフィルタ２、４の中心周波数は同じ周波数ｆ０であるとしたが、異なる周波数であってもよい。例えば、初期状態でのバンドパスフィルタ２の中心周波数はｆ０１であり、バンドパスフィルタ４の中心周波数はｆ０２であって、ｆ０１とｆ０２の関係はｆ０２＝ｆ０１＋Δｆであるとする（Δｆはｆ０１とｆ０２の差分を示す値である。）。このバンドパスフィルタ２、４は、それぞれの中心周波数から上下いずれかの同じ向きに同じ値だけ周波数がずれた、同じ強度の信号が入力された場合に、当該信号を実質的に同じ強度で出力する。言いかえれば、バンドパスフィルタ２、４は、中心周波数は異なるものの、実質的に同じ通過特性のグラフの形状を有している。
【００３３】
その場合に、バンドパスフィルタ２の中心周波数を所望の周波数ｆ０３に合わせるためには、調整信号中の第１の信号の周波数ｆ１と第２の信号の周波数ｆ２とを変更して、バンドパスフィルタ４の中心周波数をｆ０３＋Δｆに変更すればよい。このようにして、フィルタ回路１は、バンドパスフィルタ２の中心周波数を任意に変更することができる。
【００３４】
実施の形態２
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００３５】
図２は、実施の形態２にかかるフィルタ回路のブロック図である。フィルタ回路１００は、大きく分けて、変調器１０（第２の変調器）、局部発振器２０、バンドパスフィルタ３０、中間信号生成部４０、変調器５０（第１の変調器）、バンドパスフィルタ６０、制御信号生成回路７０及びパルス信号源９０を備える。
【００３６】
フィルタ回路１００は、無線の送信機に用いられるフィルタ回路であり、送信ベースバンド信号Ｉ、Ｑ（以下、信号Ｉ、Ｑと表記）をＲＦ信号（高周波信号）に変調して送信出力する。
【００３７】
変調器１０には、ローカル信号Ｌを出力する局部発振器２０が接続されている。変調器１０は、このローカル信号Ｌに基づいて、信号Ｉ、ＱをＲＦ信号に変調する。ここで、信号Ｉは同相成分の信号、信号Ｑは直交成分の信号であり、前者はｓｉｎ波、後者はｃｏｓ波である。
【００３８】
変調器１０は、混合器１１、１２、位相器１３及びシグマ加算器１４を備える。混合器１１には、信号Ｉと、位相器１３によりローカル信号Ｌに９０度位相を付加された信号とが入力され、混合器１１はこの２つの信号に基づいて、周波数を変換した信号を出力する。ローカル信号Ｌは、局部発振器２０から出力された変調用の信号であり、周波数はｆＬである。混合器１２には、信号Ｑと、ローカル信号Ｌとが入力され、混合器１２はこの２つの信号に基づいて、周波数を変換した信号を出力する。
【００３９】
位相器１３は、ローカル信号Ｌに９０度位相を付加して、混合器１１に出力する。シグマ加算器１４は、混合器１１及び混合器１２から出力された信号を加算して、その加算した信号をバンドパスフィルタ３０に出力する。以上のようにして、変調器１０は、バンドパスフィルタ３０にＲＦ信号を出力する。
【００４０】
図３は、ＲＦ信号のスペクトルを示すグラフである。このＲＦ信号の図において、横軸は周波数ｆ、縦軸はスペクトル強度を示す。ＲＦ信号は、周波数ｆＬを中心として、スペクトル強度が高くなっている周波数帯を有する。
【００４１】
局部発振器２０は、変調用の信号である周波数ｆＬのローカル信号Ｌを、変調器１０及び変調器５０に出力する。ローカル信号Ｌの波形は、ｓｉｎω２ｔ（ω２＝ｆＬ×２π）である。
【００４２】
バンドパスフィルタ３０は、変調器１０が出力したＲＦ信号をフィルタリングして、送信ＲＦ信号を出力するＲＦフィルタである。バンドパスフィルタ３０の中心周波数ｆ０がｆ０＝ｆＬである場合に、送信ＲＦ信号は、周波数ｆＬ及びその近傍のみがスペクトル強度が高い信号となり、その他の周波数の信号は減衰する。このようにして、バンドパスフィルタ３０は、ＲＦ信号中の帯域外の信号を抑圧して、送信出力する。
【００４３】
バンドパスフィルタ３０は、増幅回路７２の制御信号の制御電圧に応じて中心周波数ｆ０を変更することにより、通過帯域を変更する。具体的には、中心周波数ｆ０は、バンドパスフィルタ３０内のコンデンサの静電容量が、制御信号の制御電圧の変化に応じて変化することにより、変化する。例えば、制御信号の制御電圧が高くなるに従い、バンドパスフィルタ３０の中心周波数ｆ０が高くなるようにすることができる。なお、バンドパスフィルタ３０の通過特性は、中心周波数ｆ０に対して対称の形をしている。
【００４４】
中間信号生成部４０は、周波数ｆＩＦの２つのＩＦ信号（中間周波数信号）Ｒ、Ｓを、変調器５０に出力する。中間信号生成部４０は、パルス信号源９０が出力するパルス信号に応じて、正弦波の波形と余弦波の波形を交互に切り替えてＩＦ信号Ｒ、Ｓとして出力する切り替え器として機能する。ＩＦ信号Ｒの波形がｓｉｎω１ｔ（ω１＝ｆＩＦ×２π）であるとき、ＩＦ信号Ｓの波形はｃｏｓω１ｔである。逆に、ＩＦ信号Ｒの波形がｃｏｓω１ｔであるとき、ＩＦ信号Ｓの波形はｓｉｎω１ｔである。
【００４５】
中間信号生成部４０は、ＣＷ信号源（連続波信号源）４１、抵抗４２、ＲＦスイッチ（高周波スイッチ）４３、４４及び９０度ハイブリッド回路４５を備える。ＣＷ信号源４１は、周波数がｆＩＦで波形がｓｉｎω１ｔのＣＷ信号を、ＲＦスイッチ４３、４４の入力端子の一端に出力する。抵抗４２は、一端が接地され、他端がＲＦスイッチ４３、４４の入力端子の他端に接続されている。
【００４６】
ＲＦスイッチ４３、４４は、入力端子の一端がＣＷ信号源４１、他端が抵抗４２に接続されている。ＲＦスイッチ４３の出力端子は、９０度ハイブリッド回路４５のＩＮ端子に接続されている。ＲＦスイッチ４４の出力端子は、９０度ハイブリッド回路４５のＩＳＯ端子に接続されている。
【００４７】
ＲＦスイッチ４３は、パルス信号源９０から出力されるパルス信号に基づいて、所定の時間間隔で接続する入力端子を切り替える。これにより、ＲＦスイッチ４３は、所定の間隔で入力信号を切り替えて、その入力信号を９０度ハイブリッド回路４５のＩＮ端子に出力する。ＲＦスイッチ４４は、パルス信号源９０により、ＲＦスイッチ４３とは逆のタイミングで入力信号を切り替えて、その入力信号を９０度ハイブリッド回路４５のＩＳＯ端子に出力する。
【００４８】
９０度ハイブリッド回路４５は、ＩＮ端子に信号が入力された場合、０°端子から当該信号をそのまま（位相を変えずに）、ＩＦ信号Ｒとして出力する。９０°端子からは、当該信号の位相を９０度変化させて、ＩＦ信号Ｓとして出力する。
【００４９】
例えば、ＲＦスイッチ４３の出力端子と、ＣＷ信号源４１とが接続された場合、ＩＮ端子に波形ｓｉｎω１ｔのＣＷ信号が入力する。このとき、ＲＦスイッチ４４の出力端子には接地された抵抗４２が接続されているため、ＩＳＯ端子に信号は入力されない。ここで９０度ハイブリッド回路４５は、９０°端子から波形ｃｏｓω１ｔのＩＦ信号Ｒを、０°端子から波形ｓｉｎω１ｔのＩＦ信号Ｓを出力する。
【００５０】
９０度ハイブリッド回路４５は、ＩＳＯ端子に信号が入力された場合、０°端子からは、当該信号の位相を９０度変化させて、ＩＦ信号Ｒとして出力する。９０°端子からは、当該信号をそのまま（位相を変えずに）、ＩＦ信号Ｓとして出力する。
【００５１】
例えば、ＲＦスイッチ４３の出力端子と、接地された抵抗４２とが接続された場合、ＩＮ端子に信号は入力されない。このとき、ＲＦスイッチ４４の出力端子にはＣＷ信号源４１が接続されているため、ＩＳＯ端子に波形ｓｉｎω１ｔのＣＷ信号が入力する。ここで９０度ハイブリッド回路４５は、９０°端子から波形ｓｉｎω１ｔのＩＦ信号Ｒを、０°端子から波形ｃｏｓω１ｔのＩＦ信号Ｓを出力する。
【００５２】
９０度ハイブリッド回路４５は、このようにＩＦ信号Ｒ、Ｓを出力する。
【００５３】
変調器５０には、変調器１０と共通の局部発振器２０が接続されている。変調器５０は、このローカル信号Ｌに基づいて、信号Ｒ、Ｓを調整信号に変調する。なお、中間信号生成部４０及び変調器５０は、実施の形態１における調整信号生成器３に相当する。
【００５４】
変調器５０は、混合器５１、５２、位相器５３及びシグマ加算器５４を備える。混合器５１には信号Ｒとローカル信号Ｌとが入力され、混合器５１は、この２つの信号に基づいて、周波数を変換した信号を出力する。混合器５２には信号Ｓと位相器５３によりローカル信号Ｌに９０度位相を付加された信号とが入力され、混合器５２は、この２つの信号に基づいて、周波数を変換した信号を出力する。位相器５３は、ローカル信号Ｌに９０度位相を付加して、混合器５２に出力する。
【００５５】
シグマ加算器５４は、混合器５１及び混合器５２から出力された信号を加算して、その加算された信号を、バンドパスフィルタ６０に出力する。シグマ加算器５４は、調整信号として、周波数ｆ１（ｆ１＝ｆＬ−ｆＩＦ）の第１の信号と、周波数ｆ２（ｆ２＝ｆＬ＋ｆＩＦ）の第２の信号とを、パルス信号源９０の出力するパルス信号が切り替わるタイミングと同じタイミングで切り替えて出力する。
【００５６】
図４は、この第１の信号と、第２の信号のスペクトルを示すグラフである。図４において、横軸は周波数ｆ、縦軸はスペクトル強度を示す。
【００５７】
バンドパスフィルタ６０は、変調器５０が出力した調整信号をフィルタリングして、制御信号生成回路７０に検波用信号を出力する。バンドパスフィルタ６０は、中心周波数ｆ０が変更可能であり、バンドパスフィルタ３０と同じ通過特性を有する。バンドパスフィルタ６０は、増幅回路７２の制御信号に応じて中心周波数ｆ０を変更することにより、通過帯域を変更することができる。
【００５８】
ここで、中間信号生成部４０が発生する中間信号の周波数ｆＩＦは、バンドパスフィルタ３０、６０の通過帯域幅の１/２の周波数より大きい。言いかえれば、バンドパスフィルタ３０、６０の通過帯域幅は、｜ｆ２−ｆ１｜未満である。そのため、変調器５０から出力された第１の信号の周波数ｆ１と、第２の信号の周波数ｆ２の両方が、バンドパスフィルタ６０の通過帯域内にあることはない。第１の信号、第２の信号の少なくともいずれかの信号は、バンドパスフィルタ６０でフィルタリングされることにより減衰する。
【００５９】
制御信号生成回路７０は、バンドパスフィルタ６０から出力された検波用信号の強度を検出し、その結果に基づいて、バンドパスフィルタ３０、６０の中心周波数ｆ０を制御する制御信号を生成する。バンドパスフィルタ３０、６０は、その制御信号に応じて、中心周波数ｆ０を変更する。
【００６０】
制御信号生成回路７０は、検波回路７１、増幅回路７２及びフィルタ部８０を備える。検波回路７１は、検波用信号の強度を検出する。換言すれば、検波回路７１は、バンドパスフィルタ６０によりフィルタリングされた周波数ｆ１の第１の信号の強度と、周波数ｆ２の第２の信号の強度とを検出する。検波回路７１は、検出結果を検出信号Ｖｄｅｔとしてフィルタ部８０に出力する。
【００６１】
図５は、検出信号Ｖｄｅｔの検波出力レベルを示すグラフである。このグラフにおいて、横軸は時間ｔ、縦軸は検出信号Ｖｄｅｔの強度（電圧）を示す。検出信号Ｖｄｅｔにおいては、第１の信号の検波電圧と、第２の信号の検波電圧とが、パルス信号源９０のパルスが切り替わるタイミングで交互に現れる。
【００６２】
フィルタ部８０には、検出信号Ｖｄｅｔが入力される。フィルタ部８０は、検出信号Ｖｄｅｔを第１の信号の検波電圧と第２の信号の検波電圧とに分離して、それぞれの検波電圧の値を平均化し、増幅回路７２に出力する。
【００６３】
フィルタ部８０は、スイッチ８１、８２、抵抗８３、８４及びコンデンサ８５、８６を備える。スイッチ８１、８２には、それぞれ検出信号Ｖｄｅｔが入力される。スイッチ８１の入力端子の一方には、検出信号Ｖｄｅｔの信号線が接続され、入力端子の他方は、接地されている。スイッチ８１は、パルス信号源９０が出力するパルス信号に基づいて、所定の時間間隔で接続する入力端子を切り替えて、間欠的に検出信号Ｖｄｅｔを取得する。これにより、スイッチ８１は、第１の信号の検波電圧のみを取得して、検出信号Ｖｄｅｔ１として出力する。そして、取得した信号を検出信号Ｖｄｅｔ１として、抵抗８３及びコンデンサ８５から構成されるローパスフィルタに出力する。
【００６４】
スイッチ８２も、スイッチ８１と同様の構成を有する。スイッチ８２は、パルス信号に基づき、スイッチ８１とは逆のタイミングで、間欠的に検出信号Ｖｄｅｔを取得する。これにより、スイッチ８２は、第２の信号の検波電圧のみを取得して、検出信号Ｖｄｅｔ２として出力する。そして、取得した信号を検出信号Ｖｄｅｔ２として、抵抗８４及びコンデンサ８６から構成されるローパスフィルタに出力する。
【００６５】
図６は、検出信号Ｖｄｅｔ１及び検出信号Ｖｄｅｔ２の検波出力レベルを示すグラフである。このグラフにおいて、横軸は時間ｔ、縦軸は検出信号Ｖｄｅｔ１、Ｖｄｅｔ２の強度を示す。
【００６６】
スイッチ８１の出力端子は、抵抗８３の一端に接続されている。抵抗８３の他端は、増幅回路７２の非反転入力端子に接続されている。抵抗８３の他端には、増幅回路７２と並列にコンデンサ８５の一端が接続されている。コンデンサ８５の他端は、接地されている。このようにして、抵抗８３及びコンデンサ８５は、ローパスフィルタを構成する。
【００６７】
抵抗８４の一端は、増幅回路７２の反転入力端子に接続されている。抵抗８４及びコンデンサ８６は、抵抗８３及びコンデンサ８５と同様に接続され、ローパスフィルタを構成する。
【００６８】
ここで、パルス信号の周波数は、そのローパスフィルタのカットオフ周波数より十分高い。これにより、フィルタ部８０は、検出信号Ｖｄｅｔ１の強度の平均値を増幅回路７２の非反転入力端子に出力し、検出信号Ｖｄｅｔ２の強度の平均値を増幅回路７２の反転入力端子に出力する。
【００６９】
増幅回路７２は、検出信号Ｖｄｅｔ１の平均値及び検出信号Ｖｄｅｔ２の強度の平均値をモニタして、その大小を比較する。そして、フィルタ部８０からのそれぞれの出力電圧が同じになるように、制御信号をバンドパスフィルタ３０、６０に出力する。ここでは、増幅回路７２は、出力アンプにより構成されている。
【００７０】
増幅回路７２は、バンドパスフィルタ３０、６０の制御端子に制御信号を出力する。バンドパスフィルタ３０、６０は、増幅回路７２の制御信号の制御電圧が変化することに応じて、中心周波数を変更する。これにより、バンドパスフィルタ３０、６０は、通過帯域を変更することができる。
【００７１】
パルス信号源９０は、ＤＵＴＹ比が５０％のパルス信号を、中間信号生成部４０のＲＦスイッチ４３、４４に出力するとともに、フィルタ部８０のスイッチ８１、８２に出力する。つまり、スイッチ４３、４４及びスイッチ８１、８２は、共通のパルス信号によって、ＯＮとＯＦＦが切り替わる。
【００７２】
以下、フィルタ回路１００が、バンドパスフィルタ３０の中心周波数ｆ０を周波数ｆＬに設定する処理について説明する。
【００７３】
バンドパスフィルタ３０、６０の中心周波数ｆ０が、ｆＬからずれているとする。この場合には、バンドパスフィルタ３０、６０の通過特性が中心周波数に対して略対称の形をしているため、バンドパスフィルタ６０によりフィルタリングされた周波数ｆ１（ｆ１＝ｆＬ−ｆＩＦ）の第１の信号の強度と、周波数ｆ２（ｆ２＝ｆＬ＋ｆＩＦ）の第２の信号の強度とは、実質的に同じにはならない。なお、第１の信号の強度と、第２の信号の強度とのいずれが高いかは、中心周波数ｆ０がｆＬから上下いずれかにずれているかによって異なる。
【００７４】
バンドパスフィルタ６０によりフィルタリングされた第１の信号の強度と第２の信号の強度とは同じではない一方、パルス信号のＤＵＴＹ比が５０％であるため、第１の信号と第２の信号が出力される時間は同じである。そのため、フィルタ部８０が出力する第１の信号の強度の平均値と、第２の信号の強度の平均値は異なる値である。前述の通り、増幅回路７２は、この２つの平均値の大小を比較する。この場合には、両者が同じ値であることはないため、増幅回路７２は、これらの値が同じレベルになるように、バンドパスフィルタ３０、６０の中心周波数ｆ０を変化させる制御信号を出力する。
【００７５】
以上の処理によって、バンドパスフィルタ６０の中心周波数ｆ０は、ｆＬと同じになる。その結果、送信ＲＦ信号を出力するバンドパスフィルタ３０の中心周波数ｆ０も、ｆＬに設定される。つまり、バンドパスフィルタ３０は、周波数ｆＬを中心とした通過帯域を有するように制御される。
【００７６】
バンドパスフィルタ３０、６０の中心周波数ｆ０がｆＬと同じであるとする。この場合には、バンドパスフィルタ６０を通過する第１の信号の強度と、第２の信号の強度とは実質的に同じになる。
【００７７】
第１の信号と、第２の信号が出力される時間は同じであるため、フィルタ部８０が出力する第１の信号強度の平均値と、第２の信号強度の平均値とは実質的に同じである。増幅回路７２の反転入力端子と非反転入力端子に入力される強度値が略同じであるため、増幅回路７２は、バンドパスフィルタ３０、６０に対して、中心周波数ｆ０を制御する制御信号を出力しない。これにより、バンドパスフィルタ３０、６０の中心周波数は変化しないままである。
【００７８】
ここで、送信ＲＦ信号の周波数を変化させるため、ユーザが局部発振器２０の発振周波数ｆＬをΔＬだけ増加させたとする。その場合には、周波数ｆ１、ｆ２の値がΔＬだけ増加するため、バンドパスフィルタ６０によりフィルタリングされた第１の信号の強度と第２の信号の強度は変化し、実質的に同じではなくなる。そのため、フィルタ部８０が出力する第１の信号の強度の平均値と、第２の信号の強度の平均値は異なる値に変化する。増幅回路７２は、これらの値が同じレベルになるように、バンドパスフィルタ３０、６０の中心周波数ｆ０を変化させる制御信号を出力する。これによって、バンドパスフィルタ３０、６０の中心周波数ｆ０は、ｆＬ＋ΔＬの値になる。
【００７９】
以上のようにして、フィルタ回路１００は、バンドパスフィルタ３０の中心周波数を自動で制御することにより、通過帯域を変更することができる。フィルタ回路１００は、局部発振器２０の発振周波数ｆＬを変化させると、その変化に追従して、バンドパスフィルタ３０、６０の中心周波数ｆ０をｆＬに等しくなるように制御する。そのため、バンドパスフィルタの制御電圧のばらつきを考慮してフィルタ回路１個毎に検査を実行する必要はなくなる。また、設計マージンも少なくて済む。さらに、温度等による、バンドパスフィルタ３０の中心周波数ｆ０又は局部発振器２０の発振周波数ｆＬの変動があっても、その変動はフィルタ回路１００において自動で補償される。
【００８０】
中間信号生成部４０は、パルス信号に基づいて、正弦波と余弦波の信号を交互に切り替えて出力する。これにより、変調器５０は、第１の信号及び第２の信号を交互に切り替えて出力し、制御信号生成回路７０には、第１の信号及び第２の信号が交互に切り替わって入力される。そのため、制御信号生成回路７０は、その２つの信号が同時に入力される場合と比較して、検波用信号からその２つの信号を分割して信号強度の大小を比較することを、より簡単に実行することができる。
【００８１】
変調器１０、５０において、変調用のローカル信号Ｌは、共通の局部発振器２０により生成される。これにより、フィルタ回路１００の回路規模を小さくすることができる。
【００８２】
中間信号生成部４０におけるＩＦ信号の生成と、フィルタ部８０における検出信号Ｖｄｅｔの分岐とに、共通のパルス信号を用いることにより、フィルタ回路１００の回路規模を小さくすることができる。また、検出信号Ｖｄｅｔをパルス信号に基づいて第１の信号の検出信号Ｖｄｅｔ１及び第２の信号の検出信号Ｖｄｅｔ２に分割することにより、フィルタリングされた第１の信号の強度及び第２の信号の強度の大小を簡単に比較することができる。
【００８３】
フィルタ部８０は、フィルタリングされた第１の信号の強度と第２の信号の強度のそれぞれの平均値を算出する。これにより、増幅回路７２は、フィルタリングされた第１の信号と第２の信号のうちどちらの強度が高いかを簡単に比較することができる。
【００８４】
さらに、フィルタ部８０をローパスフィルタにし、パルス信号の周波数をローパスフィルタのカットオフ周波数よりも高くすることによって、フィルタ部８０は、フィルタリングされた第１の信号の強度と第２の信号の強度のそれぞれの平均値を出力する。このようにして、フィルタ部８０を簡易な構成にすることができる。
【００８５】
フィルタ回路１００において、バンドパスフィルタ３０、６０の通過帯域幅は、変調器５０が出力する第１の信号の周波数ｆ１と第２の信号の周波数ｆ２との差｜ｆ２−ｆ１｜よりも小さい。これにより、調整信号中の第１の信号及び第２の信号以外のノイズがバンドパスフィルタ６０により減衰されるため、検波回路７１による信号強度の検出における誤差をより少なくすることができる。以上より、バンドパスフィルタ３０、６０の中心周波数ｆ０を、より高精度に発振周波数ｆＬに合わせることができる。
【００８６】
なお、実施の形態２においては、２つのバンドパスフィルタ３０、６０の通過特性が略同じである必要がある。これについては、２つのバンドパスフィルタ３０、６０を、半導体プロセスにおいて同一チップ内に作りこむことにより、２つのバンドパスフィルタの通過特性のばらつきを最小限に留めることができる。
【００８７】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、中間信号生成部４０、変調器１０、５０の構成は、図２に示したものである必要はない。パルス信号源９０が出力するパルス信号のＤＵＴＹ比は、５０％である必要はない。
【００８８】
実施の形態１、２に示したフィルタ回路の制御フローは、制御方法の１つとして、フィルタ回路に実行させることができる。例えば、制御プログラムとして、フィルタ回路を備えるコンピュータに実行させてもよい。
【００８９】
上述の例において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【符号の説明】
【００９０】
１  フィルタ回路
２  バンドパスフィルタ
３  調整信号生成器
４  バンドパスフィルタ
５  制御信号生成回路
１０  変調器
１１、１２  混合器
１３  位相器
１４  シグマ加算器
２０  局部発振器
３０  バンドパスフィルタ
４０  中間信号生成部
４１  ＣＷ信号源
４２  抵抗
４３、４４  ＲＦスイッチ
４５  ９０度ハイブリッド回路
５０  変調器
５１、５２  混合器
５３  位相器
５４  シグマ加算器
６０  バンドパスフィルタ
７０  制御信号生成回路
７１  検波回路
７２  増幅回路
８０  フィルタ部
８１、８２  スイッチ
８３、８４  抵抗
８５、８６  コンデンサ
９０  パルス信号源
１００  フィルタ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2013102275.tif 000007
【図６】
2013102275.tif 000008
【図７】
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